Fe对Al-Ti-B和Al-Ti-C中间合金细化纯铝时晶粒形核与生长行为的影响

分别用Al-Ti-B、Al-Ti-C两种中间合金细化不同Fe含量(w(Fe)=0.2%～1.0%)的铝。通过扫描电镜观察异质形核晶粒核心及围绕核心所形成的"晕圈",分析晶粒形核及生长过程。结果表明,两种中间合金加入铝熔体后释放出的TiB2和TiC颗粒都能吸附熔体中的Ti,形成围绕TiB2和TiC颗粒的Ti浓度梯度场。围绕TiB2和TiC颗粒团的"晕圈"形状存在差异:围绕TiB2颗粒团的"晕圈"基本为圆形,围绕TiC颗粒团的"晕圈"基本为"花瓣"状。在Fe元素存在的条件下,由于"晕圈"之间的融合以及晶粒核心颗粒不同造成的"晕圈"形状差异对晶粒的生长方式有重要影响。在"晕圈"形状相同的条件下,Fe含量对晶粒生长行为影响显著,随着Fe含量增加,晶粒的树枝化程度变大。

Si对Al-Ti-B、Al-Ti-C中间合金细化铝晶粒效果的影响

试验研究了Si元素对Al-5Ti-1B和Al-5Ti-0.2C两种铝用中间合金晶粒细化效果的影响,分析了Si元素影响两种中间合金晶粒细化效果的机制。结果表明,对Al-5Ti-1B和Al-5Ti-0.2C,晶粒细化效果达到最优的Si质量分数分别为2.0%和1.0%。对这两种中间合金,微量Si元素不会影响铝熔体中形核基底的活性;Si元素通过过冷度因子、生长限制因子、离异共晶相、熔体过热度等因素影响细化过程中晶粒的形核与生长,其中离异共晶相是影响中间合金晶粒细化效果的主要因素。

Mn对Al-Ti-B、Al-Ti-C中间合金细化铝晶粒效果的影响

试验研究了Mn元素对Al-5Ti-1B和Al-5Ti-0.2C两种铝用中间合金晶粒细化效果的影响,分析了Mn元素影响两种中间合金晶粒细化效果的机制。结果表明,总体来讲,Mn对Al-5Ti-1B和Al-5Ti-0.2C的晶粒细化效果有不同程度的破坏作用。微量Mn元素不会影响铝熔体中形核基底的活性,Mn元素加入铝熔体后的生长限制因子很小,不能有效阻止小尺寸晶粒的长大和相互融合,添加Mn元素所导致的熔体过热对晶粒细化的破坏作用占主导地位,最终导致中间合金的晶粒细化效果被削弱。

A390铝合金汽车发动机缸套静载拉伸时的断裂行为

分别通过金属型重力铸造和挤压铸造制备了成分相同而显微组织不同的A390合金汽车发动机缸套,并用原位拉伸试验法研究了缸套试样在静载拉伸时的裂纹萌生与扩展行为。试验结果表明,在金属型铸造的合金样品中,微裂纹最初萌生于初生Si上,但未扩展到基体上;主裂纹的萌生来源于基体的剪切带变形,具有较大长宽比的共晶Si为主裂纹提供了快速扩展通道,即具有较大长宽比的共晶Si比初生Si更易扩展主裂纹;在挤压铸造的合金样品中,最初的微裂纹同样萌生于初生Si上,但这些微裂纹扩展到基体上并相互连接成为一条主裂纹;此外,挤压铸造合金中的微裂纹几乎不出现在球状共晶Si上,而初生Si被主裂纹穿过的现象更为普遍。分析结果表明,过共晶Al-Si合金中的初生Si和共晶Si的尺寸大小与形貌分布需要合理搭配与相互协调才能获得更好的力学性能。